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含有钌并具有催化功能的物质称为钌催化剂。钌是一种浅灰色多价稀有金属元素,属于铂族金属。钌的性质很稳定,抗腐蚀性很强。地壳中的钌含量很少,但钌确实是铂族金属中最便宜的。
催化裂化原料是原油通过原油蒸馏(或其他石油炼制过程)分馏所得的重质馏分油;或在重质馏分油中掺入少量渣油,或经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油;或用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上,缩合为焦炭,使催化剂活性下降,需要用空气烧去(见催化剂再生),以恢复催化活性,并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高(马达法80左右),裂化气(一种炼厂气)含丙烯、丁烯、异构烃多。
借用络合物化学中键合处理的配位场概念。在孤立的金属原子中,5个d轨道能级简并,引入面心立方的正八面体对称配位场后,简并能级发生分裂,分成t2g轨道和eg轨道。前者包括dxy、dxz和dyz,后者包括和。d能带以类似的形式在配位场中分裂成t2g能带和eg能带。eg能带高,t2g能带低。因为它们具有空间指向性,所以表面金属原子的成键具有明显的定域性。这些轨道以不同的角度与表面相交,这种差别会影响到轨道健合的有效性。用这种模型,原则上可以解释金属表面的化学吸附。不仅如此,它还能解释不同晶面之间化学活性的差别;不同金属间的模式差别和合金效应。如吸附热随覆盖度增加而下降,满意的解释是吸附位的非均一性,这与定域键合模型的观点一致。Fe催化剂的不同晶面对NH3合成的活性不同,如以[110]晶面的活性为1,则[100]晶面的活性为它的21倍;而[111]晶面的活性更高,为它的440倍。这已为实验所实。
金属和金属表面的化学键研究金属化学键的理论方法有三:能带理论、价键理论和配位场理论,各自同的角度来说明金属化学键的特征,每一种理论都提供了一些有用的概念。三种理论,都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联,它们是相辅相成的。金属电子结构的能带模型和“d带空穴”概念金属晶格中每一个电子占用一个“金属轨道”。每个轨道在金属晶体场内有自己的能级。由于有N个轨道,且N很大,因此这些能级是连续的。由于轨道相互作用,能级一分为二,故N个金属轨道会形成2N个能级。电子占用能级时遵从能量原则和Pauli原则(即电子配对占用)。故在对零度下,电子成对从能级开始一直向上填充,只有一半的能级有电子,称为满带,能级高的一半能级没有电子,叫空带。空带和满带的分界处,即电子占用的高能级称为费米(Fermi)能级。
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